(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響波で動作する構成部材（Ｂ）であって、
・圧電基板（ＰＳＵ）と、
・誘電体（ＤＬ）と、
・前記圧電基板（ＰＳＵ）上に配置した電極フィンガ（ＥＦ）であり、誘電体（ＤＬ）とのオーバーラップ領域及び機械的フィンガ幅（Ｗｍ）を設けた、該電極フィンガ（ＥＦ）と
を備え、
・前記誘電体（ＤＬ）は前記圧電基板（ＰＳＵ）の上方で、前記圧電基板（ＰＳＵ）と前記電極フィンガ（ＥＦ）との間の前記オーバーラップ領域に配置し、
・前記電極フィンガの幅は、前記電極フィンガの機械的フィンガ幅（Ｗｍ）を画定し、また
・他の誘電体（ＤＬ２）を、前記オーバーラップ領域における前記誘電体（ＤＬ）と前記電極フィンガ（ＥＦ）との間に配置した、音響波動作部材。
【請求項２】
音響波で動作する構成部材（Ｂ）であって、
・圧電基板（ＰＳＵ）と、
・誘電体（ＤＬ）と、
・前記圧電基板（ＰＳＵ）上に配置した電極フィンガ（ＥＦ）であり、誘電体（ＤＬ）とのオーバーラップ領域及び機械的フィンガ幅（Ｗｍ）を設けた、該電極フィンガ（ＥＦ）と
を備え、
・前記誘電体（ＤＬ）は前記圧電基板（ＰＳＵ）の上方で、前記圧電基板（ＰＳＵ）と前記電極フィンガ（ＥＦ）との間の前記オーバーラップ領域に配置し、
・前記電極フィンガの幅は、前記電極フィンガの機械的フィンガ幅（Ｗｍ）を画定し、また
・少なくとも第１誘電体（ＤＬ１）を前記圧電基板の表面における窪みに配置し、前記第１誘電体（ＤＬ１）及び前記圧電基板の表面は、前記接触領域で共通平面を構成するものとした、音響波動作部材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の音響波動作部材において、さらに、前記電極フィンガ（ＥＦ）が前記圧電基板（ＰＳＵ）に接触する接触領域を備え、
前記接触領域の幅は、前記電極フィンガ（ＥＦ）の電気的フィンガ幅（Ｗｅ）を画定する、
音響波動作部材。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項記載の音響波動作部材において、前記電極フィンガ（ＥＦ）は、１個の接触領域を有し、前記接触領域の中心を前記電極フィンガ（ＥＦ）の中心に対してずらして配置した、音響波動作部材。
【請求項５】
請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、他の誘電体（ＤＬ２）を、前記オーバーラップ領域における前記誘電体（ＤＬ）と前記電極フィンガ（ＥＦ）との間に配置した、音響波動作部材。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、前記誘電体（ＤＬ）の誘電率は、前記圧電基板の誘電率よりも小さいものとした、音響波動作部材。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、前記誘電体（ＤＬ，ＤＬ１，ＤＬ２）は、ＳｉＯ２，ＴｉＮ，Ａｌ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５，ＨｆＯ，ＨｆＯ２又はＳｉ３Ｎ４を含むものとした、音響波動作部材。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、さらに、多数の電極フィンガ（ＥＦ）を備え、各電極フィンガ（ＥＦ）は、それぞれ機械的フィンガ幅（Ｗｍ）、及びこの機械的フィンガ幅（Ｗｍ）とは異なる幅の電気的フィンガ幅（Ｗｅ）を有するものとした、音響波動作部材。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、各電極フィンガ（ＥＦ）は、前記圧電基板（ＰＳＵ）の表面で音響波を励起する、音響波動作部材。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、さらに、電極フィンガ（ＥＦ）、誘電体（ＤＬ，ＤＬ１，ＤＬ２）及び圧電基板（ＰＳＵ）の各表面の上方に配置した誘電性最上層を備え、前記圧電基板（ＰＳＵ）の表面に誘導バルク超音波を励起する、音響波動作部材。
【請求項１１】
請求項１、又は３〜１０のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、少なくとも第１誘電体（ＤＬ１）を前記圧電基板の表面における窪みに配置し、前記第１誘電体（ＤＬ１）及び前記圧電基板の表面は、前記接触領域で共通平面を構成するものとした、音響波動作部材。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、前記圧電基板（ＰＳＵ）は、支持基板（ＴＳ）上に塗布した被膜とした、音響波動作部材。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の音響波動作部材において、２個又はそれ以上の上下に重なり合った音響波動作層系を備えた、音響波動作部材。
【請求項１４】
音響波で動作する構成部材（Ｂ）を製造する方法であって、
・圧電基板（ＰＳＵ）を準備するステップと、
・前記圧電基板（ＰＳＵ）の表面上に誘電体（ＤＬ）を形成及び構築するステップと、
・他の誘電体（ＤＬ２）を、前記オーバーラップ領域における前記誘電体（ＤＬ）と前記電極フィンガ（ＥＦ）との間に配置するステップと、
・電極フィンガ（ＥＦ）を形成及び構築するステップであり、前記電極フィンガのうち１個又は複数個又はすべてが前記圧電基板（ＰＳＵ）に接触する領域、及び前記電極フィンガが前記誘電体（ＤＬ）にオーバーラップする領域を生ずるよう形成及び構築するステップと
を有する、音響波動作部材の製造方法。
【請求項１５】
音響波で動作する構成部材（Ｂ）を製造する方法であって、
・圧電基板（ＰＳＵ）を準備するステップと、
・前記圧電基板の表面に窪みを形成するステップと、
・前記圧電基板の前記窪みに誘電体（ＤＬ）を形成及び構築し、これにより前記誘電体（ＤＬ）及び前記圧電基板の表面が共通平面を構成するようになるステップと、
・電極フィンガ（ＥＦ）を形成及び構築するステップであり、前記電極フィンガのうち１個又は複数個又はすべてが前記圧電基板（ＰＳＵ）に接触する領域、及び前記電極フィンガが前記誘電体（ＤＬ）にオーバーラップする領域を生ずるよう形成及び構築するステップと
を有する、音響波動作部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響波で動作する構成部材である音響波動作部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響波動作部材によれば、電気信号は圧電効果に基づいて音響波としてまた可逆的に変換することができる。これにより、ＨＦフィルタ（例えば、通信技術用の）を音響波動作部材から作製することができる。このため、この音響波動作部材は音響的な共振器を含む。この共振器は、例えば、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave = akustische Oberflachenwelle）又は誘導バルク超音波（ＧＢＡＷ：Guided Bulk Acoustic Wave = gefuhrte akustische Volumen welle）で動作する。このようなＳＡＷ共振器又は誘導バルク超音波共振器は、一般的に音響的軌跡に配置した電極フィンガを設け、この電極フィンガは圧電基板上に配置する。音響波動作共振器を有するフィルタは、例えば、特許文献１（米国特許第７，４７７，１１７号）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，４７７，１１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
音響波動作部材の特性、例えば、非線形的傾向、インピーダンス整合能力、周波数に基づく温度変動、出力条件の適合性、又は音響波動作部材の反射及び励起による結合は、さらに満足のいく部材となるよう常に改善する対象である。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、音響波で動作する構成部材であって、その特性を改善する音響波動作部材を得るにある。さらに他の課題は、このような構成部材を製造する方法を得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これら課題は、特許請求の範囲における独立請求項に記載の技術的教示により解決される。従属請求項は、本発明の好適な実施形態を提案する。
【０００７】
一実施形態において、音響波動作部材は、圧電基板、誘電体並びに圧電基板の上方に配置した電極フィンガであって、オーバーラップ領域及び機械的フィンガ幅を有する、該電極フィンガを備える。誘電体は、圧電基板の上方でオーバーラップ領域における圧電基板と電極フィンガとの間に配置する。電極フィンガの幅は機械的フィンガ幅を画定する。
【０００８】
さらに、本発明は、誘電体を電極フィンガと圧電基板との間に全体的に若しくは部分的に配置する、又は電極フィンガを誘電体上に全体的に若しくは部分的に接触させた音響波動作部材を提供する。
【０００９】
オーバーラップ領域は、電極フィンガ及び誘電体がオーバーラップする領域として定義する。
【００１０】
機械的フィンガ幅は、電極フィンガのフィンガ幅として定義する。
【００１１】
一実施形態において、電極フィンガは、誘電体によって全体的に圧電基板から分離され、電極フィンガは音響波伝播軌跡内で圧電基板に接触せず、オーバーラップ領域が機械的フィンガ幅に対応する。
【００１２】
他の実施形態において、オーバーラップ領域は、好適には、電極フィンガに平行に配置する、すなわち、誘電体の表面及び裏面が圧電基板に表面に平行となるようにし、また電極フィンガの少なくとも一部が圧電基板に接触するようにする。この場合、電極フィンガの機械的フィンガ幅は、オーバーラップ領域の幅と、電極フィンガが圧電基板に接触する接触領域の幅との合計となる。この接触領域の幅は、以下に電気的フィンガ幅と称する。
【００１３】
圧電基板における表面の音響伝播又は限界波は、伝播領域における音響インピーダンスによって並びに電極フィンガの電気的伝導（導電）率によって影響を受ける。音響インピーダンスは、使用する材料の質量被覆率並びに剛性値に左右される。圧電基板の表面に配置した構造体と音響波との間の電気的相互作用にとっては、接触領域の相対的大きさが関係する。表面に配置した構造体に対する音響波の機械的相互作用は、音響インピーダンスに関連する。これにより、電気的フィンガ幅は、従来の音響波動作部材とは逆に、もはや絶対的に機械的フィンガ幅と同一にする必要はなく、音響波の反射及び励起は少なくとも部分的に減結合される。これにより、音響波動作部材を可撓性の高い材料で設計することができるようになる。
【００１４】
したがって、非線形性の傾向は少なくなり、機械的フィンガ幅に対して小さい電気的フィンガ幅によって、とくに大きな波の振幅による静電容量の変動が少なくなる。さらに、電極フィンガの静電容量は、少なくとも１個の電極フィンガと圧電基板との間に誘電体を少なくとも部分的に配置することによって、減少する。これにより、インピーダンス整合に対応した共振器又はフィルタ回路が改善される。
【００１５】
これにより、対応するフィルタのＰＺＤ（= Pole Zero Distance = Pol-Nullstellen-Abstand）は変わらないままでいることができる。
【００１６】
さらに、性能許容度が改善され、なぜなら電極の機械的に脆弱な領域、すなわち、電極の足及び電極のコーナー及び端縁がオーバーラップ領域における誘電体によって機械的安定性を付与されるからである。とくに、高い剛性を有する誘電体は、電極及び構造部材の高い性能許容度を生ずる。
【００１７】
電極フィンガ、誘電体及び圧電基板の配列による他の効果には、電気的定数における温度推移（ＴＣＦ= Temperature Coefficients of Frequency = Temperaturgang der Frequenz ）が減少する。これにより作動周波数に対応する構造部材の温度変化で惹起される変動が減少する。
【００１８】
対応する音響波動作部材は、任意に仕立てたオーバーラップ領域とともに任意の数の電極フィンガを設けることができる。同様に、集電レールにクロスする反射素子ではないフィンガ形状の金属化構造に対応のオーバーラップ領域を設けることができる。このオーバーラップ領域は、異なる電極フィンガだけでなく、反射素子にも合致させる、又は異なる仕立てにすることができる。好適には、オーバーラップ領域は、機械的フィンガ幅に対して電気的フィンガ幅が小さくなるよう仕立てることができる。電気的フィンガ幅は、横方向に延在させる、又は異なる電極フィンガ間で変化をつけることもできる。また、オーバーラップ領域は、電極フィンガの電気的フィンガ長さ、及び電極フィンガの接触領域の長さを減少させることもできる。
【００１９】
一実施形態において、音響波動作部材は電極フィンガの接触領域を圧電基板に接触させる。この場合、接触領域の幅は電極フィンガの電気的フィンガ幅を画定する。このような構造部材は、さらに、オーバーラップ領域が機械的フィンガ幅に対応しない電極フィンガを有する。というよりは、電極フィンガの機械的フィンガ幅は、オーバーラップ領域の幅と接触領域の幅との合計に対応する。電気的フィンガ幅は、概して機械的フィンガ幅とは異なる。一実施形態において、電極フィンガは、１個の接触領域を有し、接触領域の中心を電極フィンガの中心に対してずらして配置する。
【００２０】
接触領域の中心は、音響波の伝播方向並びに音響波の伝播方向とは逆方向にも、等しく接触領域が延在するポイントとして定義する。
【００２１】
電極フィンガの中心は、音響波の伝播方向並びに音響波の伝播方向とは逆方向にも、等しく機械的フィンガ幅が延在するポイントとして定義する。
【００２２】
換言すれば、電気的励起の重心、すなわち、接触領域の中心は、反射領域の重心、すなわち、機械的領域の中心に対してずらして配置する。このようにずらして配置することにより、とくに、構造部材に多数の電極フィンガが存在するとき、
励起に重み付けをすることができる。さらに、放射される音響波内で接触領域及びオーバーラップ領域の対応する配置を非対称にすることができる。これにより、一方向放射の変換器を容易に得ることができる。
【００２３】
励起に対する重み付けにより、例えば、ＳＰＵＤＴ変換器（ＳＰＵＤＴ= Single Phase Unidirectional Transducer）を得ることができる。
【００２４】
従来は、音響波動作部材は、励起に対する重み付け、すなわち位相に対する重み付けは、１個の電極フィンガを伝播方向に、又は伝播方向とは逆方向にずらして配置することによって得ている。この場合、ギャップ位置が伝播方向又は伝播方向とは逆方向にずれる。このギャップ位置（ギャップ＝隙間）とは、電極フィンガ及び集電レールの端部が互いに逆の極性で対向する位置、すなわち、電極フィンガとこれに対向する集電レールとの間の隙間である。ギャップ位置は、導波体の構成に関連する。この場合、ギャップ位置で質量被覆率が減少し、これにより、電極フィンガが互いに順次隣接する励起領域に比べると音響波の伝播速度は異なる。したがって、音響伝播軌跡に沿って変化する伝播速度を有する領域の配置により導波体を得ることができる。
【００２５】
本発明によれば、フィンガの金属化部分は圧電基板上でほぼ不変の位置に留まる。にもかかわらず、位相に対する重み付けは接触領域をずれた位置に配置することによって得られる。したがって、ギャップ位置を変更することなく、また対応する音響波動作部材の導波特性に影響を及ぼすことなく、励起に対する重み付けが得られる。
【００２６】
一実施形態において、誘電性被膜は圧電基板に設けた窪み又は凹所に沈着させる。この場合、誘電性被膜及び圧電基板は、共通平面上の表面を構成することができ、この表面上に電極フィンガを平坦に着座させることができる。１つの平坦な平面上では、電極フィンガのためのパターン付け金属化層を成長させるのはより一層簡単であり、この実施形態によれば、電極のパターン付け及びこれに関連する性質、例えば、出力適合性が改善される。
【００２７】
一実施形態において、構造部材は他の誘電体を、オーバーラップ領域における上述した誘電体と電極フィンガとの間の部分領域に配置する。
【００２８】
オーバーラップ領域は、電極フィンガと、圧電基板の上方の誘電性材料とがオーバーラップする領域として定義する。オーバーラップ領域は、電極フィンガが最初の誘電体に接触してオーバーラップする１つのオーバーラップ領域と、電極フィンガが他の誘電体に接触する他のオーバーラップ領域を含む。この他の誘電体により、電極構造の静電容量並びに電極構造の音響インピーダンスをより精密に調整することができる。
【００２９】
一実施形態において、少なくとも１つの誘電体又は複数の誘電体の誘電率は、圧電基板の誘電率よりの小さいものとする。
【００３０】
一実施形態において、第１及び第２の誘電体は、互いに無関係で、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＴｉＮ（窒化チタン）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）、ＨｆＯ、ＨｆＯ２（酸化ハフニウム）又はＳｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）を含むものとする。また、誘電体はこれら物質の混合物とする、又は構造部材は、互いにオーバーラップする又は互いにオーバーラップしない異なる誘電性被膜に異なる誘電体を含むものとする。
【００３１】
誘電体は、機械的安定性に関して高い出力適合性が得られるよう選択することができる。さらに、誘電体は音響インピーダンスに関して良好なインピーダンス整合性が得られるよう選択することができる。
【００３２】
一実施形態において、構成部材は多数の電極フィンガを有し、各電極フィンガにつき１個の機械的フィンガ幅及び機械的フィンガ幅とは異なる１個の電気的フィンガを有する構成とする。
【００３３】
これにより、各機械的フィンガ幅及び各電気的フィンガ幅を個別にし、また目的に合致した具体的な最適化が得られるよう調整し、最適な構造部材を得る。標準的な開発ツール、例えば、シミュレーション又はモデリングのソフトウェアにより、各電気的及び機械的フィンガ幅及びそれらの重心を最適化することができる。
【００３４】
一実施形態において、各電気フィンガは音響波を圧電基板の表面に励起する。このことは、各電極フィンガが２つの電気信号と音響信号との間における変換に寄与していることを意味する。このため、各電極フィンガは１つの接触領域を有する。
【００３５】
一実施形態において、すべての電極フィンガが全体として音響波を圧電基板上に励起する。すべての電極フィンガは全体として励起しない電極フィンガも含むことができる。
【００３６】
一実施形態において、構造部材は、電極フィンガ、誘電体及び圧電基板それぞれの上方に配置した誘電被膜を設ける。電極フィンガ全体は、誘電体の十分な被膜厚によって、圧電基板の表面に誘導バルク超音波（ＧＢＡＷ）を励起する。
【００３７】
電極フィンガの表面に配置した誘電体は、例えば、ＳｉＯ２を含むものとする。電極フィンガの表面に配置した誘電体は、脆弱な電極フィンガを保護し、密封し、並びに周波数による温度変動を少なくするのに役立つ。
【００３８】
圧電基板自体は支持基板上に配置することができ、また例えば、支持基板上の被膜として隔絶することができる。このような支持基板は、例えば、Ｓｉ（ケイ素）を含むものとすることができる。
【００３９】
圧電層は、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、例えば、Ｓｃ（スカンジウム）でドープしたＡｌＮ（窒化アルミニウム）、又はＰ（リン）でドープしたＡｌＮ（窒化アルミニウム）を有するものとすることができる。
【００４０】
さらに、上下に互いに積層した構造部分も可能であり、この場合、２つ又はそれ以上の音響波、例えば、誘導音響波で動作する層系を有する。
【００４１】
音響波で動作する構造部材である音響波動作部材を製造する方法は、
・圧電基板（ＰＳＵ）を準備するステップと、
・前記圧電基板（ＰＳＵ）の表面上に誘電体（ＤＬ）を形成及び構築するステップと、
・電極フィンガ（ＥＦ）を形成及び構築するステップであり、前記電極フィンガのうち１個又は複数個又はすべてが前記圧電基板（ＰＳＵ）に接触する領域、及び前記電極フィンガが前記誘電体（ＤＬ）にオーバーラップする領域を生ずるよう形成及び構築するステップと
を有するものとすることができる。
【００４２】
換言すれば、電極フィンガと圧電基板との間に部分的に誘電体を配置することにより音響波動作部材を製造する方法である。
【００４３】
以下に、本発明による構成部材を、実施形態及び添付した線図的図面につきより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】２個の電極フィンガ、誘電材料及び圧電基板を有する構成部材の矢状面的断面図である。
【図２】２個の誘電性被膜を有する構成部材の矢状面的断面図である。
【図３ａ】誘電最上層を有する構成部材の矢状面的断面図である。
【図３ｂ】誘電最上層を有する構成部材の矢状面的断面図である。
【図４】２個の接触領域を有する電極フィンガの矢状面的断面図である。
【図５】一方向伝播変成器の説明図である。
【図６ａ】接触領域がどのようにして通過帯域側面又は阻止帯域側面の周波数を励起するかを示す説明図である。
【図６ｂ】接触領域がどのようにして通過帯域側面又は阻止帯域側面の周波数を励起するかを示す説明図である。
【図６ｃ】接触領域がどのようにして通過帯域側面又は阻止帯域側面の周波数を励起するかを示す説明図である。
【図７】異なる電極フィンガ領域の厚さに依存する静電容量を示すグラフである。
【図８】異なる電極フィンガ領域の厚さに依存する極位置−ゼロ位置間距離を示すグラフである。
【図９】電気的フィンガ幅に依存する電気音響結合係数（左目盛）、機械的フィンガ幅に依存する伝播速度（右目盛）、並びに機械的フィンガ幅に依存する反射係数（左目盛）を示すグラフである。
【図１０】機械的フィンガ幅に依存する電気音響結合係数ｋ２（左目盛）、機械的フィンガ幅に依存する反射係数（左目盛）、並びに電気的フィンガ幅に依存する伝播速度（右目盛）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、２個の電極フィンガＥＦを有する音響波動作部材Ｂの矢状面的断面を示す。この矢状面的断面は音響波の伝播方向に平行であり、電極フィンガＥＦの平面に直交する平面を示す。電極フィンガＥＦは、圧電基板上又は圧電基板上方に配置する。電気的フィンガ幅である幅ｗｅの各接触領域において、電極フィンガＥＦが圧電基板ＰＳＵに接触する。オーバーラップ領域において、電極フィンガＥＦと圧電基板ＰＳＵとの間に誘電性被膜ＤＬの形式とした誘電体を配置する。図１に示す双方のフィンガは、それぞれ２つの部分に分離されたオーバーラップ領域を有する。したがって、接触領域はオーバーラップ領域を分断する。オーバーラップ領域の幅は、この場合、互いに関連しないが、オーバーラップ領域のすべての部分領域の合計として定義される。オーバーラップ領域の各部分の幅は、ｗｏ，ｗｏ１，又はｗｏ２で示す。電極フィンガのオーバーラップ領域における部分領域の幅は、互いに異なる又は等しいものとすることができる。
【００４６】
機械的フィンガ幅ｗｍは、対応の電極フィンガＥＦのフィンガ幅全体にわたり測定する。
【００４７】
したがって、電気的フィンガ幅ｗｅは機械的フィンガ幅ｗｍとは異なり、音響波の励起及び反射を減結合することができる。
【００４８】
図２は、同様の音響波動作部材の矢状面的断面図を示す。図１に示す実施形態の構成に加えて、図２の実施形態における音響波動作部材では、他の誘電体から形成した他の誘電性被膜ＤＬ２を設ける。第２誘電体の材料は、誘電性被膜ＤＬ１とは異なる材料とする。しかし、被膜ＤＬ１及びＤＬ２の双方とも同一の材料にすることもできる。
【００４９】
したがって、オーバーラップ領域の作製時における自由度の数は増える。好ましい音響的及び電気的性質は、これにより正確に調整することができる。
【００５０】
図３ａは、音響波動作部材の矢状面的断面を示し、この場合、電極フィンガＥＦ及び誘電性被膜ＤＬのすべての表面上を最上層で被覆する。これにより、ＧＢＡＷ部材を保持し、また一般的に脆弱な電極フィンガＥＦを気密封入し、機械的な破損から保護する。圧電基板ＰＳＵは圧電層として実現し、この圧電層は支持基板上に配置する。このような層は、例えば、スパッタリングにより形成することができる。
【００５１】
図３ｂは、それぞれが音響波で動作する、互いに上下に配置した２つの層系を有する構成部材を示す。上側層系の圧電基板は、下側層系の誘電性最上層ＣＬ上の圧電層の形式として配置する。このような積層体により、極めて高い集積密度を得ることができる。
【００５２】
図４は、２つの接触領域及び３つのオーバーラップ領域を有する電極フィンガの矢状面的断面を示す。
【００５３】
原理的には、任意の数の接触領域及びオーバーラップ領域にすることが考えられる。これにより、例えば、電極フィンガに対する重み付けを個別にし、また極めて精密に調整することができるようになる。
【００５４】
図５は、一方向（この場合、右方向）伝播変換器を示す。接触領域又はオーバーラップ領域の非対称性が、例えば、一方向伝播特性をもたらす。
【００５５】
図６ａは、機械的フィンガ幅上に振幅最大値がくるよう調整した音響波を破線曲線で線図的に示す。機械的フィンガ幅の中心位置は、音響波における振動の腹に一致させる。電気的励起の中心は、接触領域の位置で矢印により示し、機械的フィンガ幅の中心に対してずらして配置する。同様に図６ｂは、機械的フィンガ幅の中心位置に音響波における振動の節を一致させた変換器を示す。
【００５６】
双方の場合、音響波の励起及び減衰は、対応するＨＦフィルタの中間周波数ではない周波数によって可能となる。図６ｃに示した通過帯域側面又は阻止帯域側面の周波数成分が、ＨＦフィルタを目的に合致させるよう影響を及ぼす。とくに、通過帯域側面又は阻止帯域側面の下側及び上側の周波数成分が目的に合致させるよう影響を及ぼす。対応する構成の構成部材によれば、費用のかかる側面モデリング処置を排除することができる。
【００５７】
このことは、フィンガ金属化が音響波に及ぼす機械的影響は、音響波に及ぼす電気的影響から切り離すことができることを示す。一方では周期的な大量被覆部と音響波との間における、他方では電気的励起と音響波との間における各位相差が互いに独立して特別な要求に十分かなう値に調整することができる。
【００５８】
図７は、静電容量Ｃｏと、オーバーラップ領域で電極フィンガとオーバーラップする誘電体の厚さｈとの関係性を示す。＋マークで示す値は、微小電気的フィンガ幅ｗｅｌを有する電極フィンガを示す。このことは、電極フィンガが誘電体にほとんどオーバーラップすることを意味する。
【００５９】
変換器の金属化（メタライジング）率ηは、変換器におけるフィンガ幅ｗに対する幾何学周期（英語ではピッチ）ｐの商であり、すなわち、η＝ｗ／ｐである。幾何学周期（ピッチ）は、実質的に隣接する電極フィンガの中心間距離であり、半波長λ／２に対応する。機械的フィンガ幅及び電気的フィンガ幅は異なるものであり、したがって、対応の金属化率も異なり、すなわち、
ηｅｌ＝ｗｅｌ／ｐ、ηｍ＝ｗｍ／ｐ
である。
【００６０】
四角マークで、電気的金属化率が０．４のときの静電容量Ｃｏを示す。
【００６１】
三角マークで、電気的金属化率が０．６のときの静電容量Ｃｏを示す。
【００６２】
電気的フィンガ幅を大きくなればなるほど、静電容量Ｃｏの誘電体の層厚ｈに対する関係性が少なくなることが分かる。
【００６３】
図７は、フィンガ対が１５０個、アパーチャが２５λ、及び機械的金属化率ηが０．６５を有する電気音響変換器に関して示す。
【００６４】
図７に示す容量の誘電性被膜ＤＬの厚さｈに対する関係性は、電気的金属化率ηｅｌが少なければ少ないほど、顕著になることを示している。この関係性は、電気的金属化率が極めて僅かなηｅｌ＝０の際に最大となる。この関係性は、電気的金属化率が上昇すると薄れる。十分大きな電気的金属化率ηｅｌでは、製造の際に変動し易い被膜厚さｈがあっても、十分安定した容量Ｃｏにすることができる。
【００６５】
それにもかかわらず、十分小さい容量Ｃｏは、それに対応する被膜厚さｈを選択することによって、得ることができる。例えば、７．６ｐＦの容量は、電気的金属化率がηｅｌ＝０．４かつ被膜厚さｈ＝５ｎｍのときに得られる。
【００６６】
図８は、規準として決めた電気的フィンガ幅が、幾何学的周期ｐ（ピッチ）の単位で、それぞれ０（プラスで示す）、０．２（円で示す）、０．４（四角で示す）並びに０．６（三角で示す）に関するＰＺＤ（上述した極点位置とゼロ点位置との間の距離）を示す。図８は、ＬＴ４２ＹＸ基板に対する値を示す。ＬＴ４２ＹＸは、国際標準ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）６２２７６による、オイラー角度（１８０゜，４８゜，１８０゜）を有するＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム）から形成した基板である。
【００６７】
電気的フィンガ幅が０．２以上では、ＰＺＤは、実際的に誘電体の被膜厚さｈには関連性がない。これにより、ＰＺＤは、誘電性被膜の製造の際における製造変動とはほぼ無関係である。
【００６８】
さらに、驚くべきことに、ＰＺＤはηｅｌ＝０．４以上になると、誘電性被膜のない普通の変換器に比べると、実際的に減少しない。このことは、明らかに静電容量Ｃｏが減少するので重要である。
【００６９】
このことによれば、電極フィンガの表面上に蓄積される電荷が少なくなるにもかかわらず、従来の変換器と同様の大きな音響的励起を生ずることが推論される。
【００７０】
よりよい構成部材にとっては、より少ない静電容量Ｃｏにすることで十分なので、実際の外部安定抵抗器との適合可能性が良好になる。
【００７１】
図９の三角マークは反射係数（左目盛）の電気的金属化率ηｅｌとの関係性を示し、この電気的金属化率ηｅｌは、電気的フィンガ幅ｗｅｌ及び幾何学的周期（ピッチ）ｐに関係し、ηｅｌ＝ｗｅｌ／ｐである。菱形マークは、電気音響係数ｋ２（やはり左目盛に示す）を示し、これは単に電気的フィンガ幅に関係するだけである。四角マークは音響的伝播速度ｖ（右目盛）の電気的金属化率ηｅｌとの関係性を示す。
【００７２】
図９は、オーバーラップ領域における電極フィンガの幅がゼロより大きく（すなわち、＞０）また機械的金属化率がηｍ＝０．６５の変換器を示す。
【００７３】
図１０は、電極フィンガと圧電基板との間に誘電性被膜がない、すなわちオーバーラップ領域がない基準構造のアナログ値を示す。
【００７４】
これから明らかに分かることは、双方の構造で速度、反射係数及び結合係数がもたらす挙動はほぼ類似しているものの、金属化率ηで称される機械的フィンガ幅の関係性は、基準構造とは違いがはっきりとしている。
【００７５】
このことは、本発明による構成部材は、反射、結合係数及び波の速度を低下させないことを意味する。
【００７６】
励起は荷電分布のフーリエ変換にほぼ対応する。したがって、反射挙動をほぼ変化することなく、オーバーラップ領域の調整により荷電分布を変化させることができることは、励起調整の自由度が一層高まる。
【００７７】
音響波動作部材を有する本発明は、上述した実施形態に限定するものではない。例えば、さらに他の反射又は励起を生ずる誘電性構造又は機械的構造若しくは誘電性被膜に関する組み合わせ又は変更も、本発明による実施形態である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｂ：音響波動作部材
Ｃｏ：静電容量
ＣＬ：誘電性最上層
ＤＬ：誘電体
ＤＬ１、ＤＬ２：誘電性被膜
ＥＦ：電極フィンガ
ｈ：誘電性被膜の厚さ
ＰＳＵ：圧電基板
ＰＺＤ：極位置‐ゼロ位置間距離
ＴＳ：支持基板
ｖ：伝播速度
Ｗｅ：電気的フィンガ幅
Ｗｍ：幅／機械的フィンガ幅
Ｗｏ, ｗｏ１, ｗｏ２：オーバーラップ領域の部分
η：金属化率
ｋ２：電気音響結合係数
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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